【導讀】間t的關系分別是_____、_____、_____、_____。、晶系、對稱型、結晶學單形、幾何單形、布拉菲格子、空間群的數(shù)目分別是_____、_____、_____、，分別是_____和_____。、、、、和穩(wěn)定性。，隨著Na2O含量的增加，橋氧數(shù)，熱膨脹系數(shù)逐漸下降。15%—16%時，橋氧又開始，熱膨脹系數(shù)重新上升，這種反?，F(xiàn)象就是硼反?，F(xiàn)象。__________，其擴散系數(shù)D＝_________,其擴散活化能由________和_________組成。Frankel缺陷時，晶體體積_________，晶體密度_________；而有Schtty缺陷時，晶體體積_________,一般說離子晶體中正、負離子半徑相差不大時，_________是主要的；兩種離子半徑相差大。CaCl2在KCl中形成固溶體后，實測密度值隨Ca2+離子數(shù)/K＋離子數(shù)比值增加而減少，由此可判斷其。三種熔體，其粘度大小的順序為_________。組成的熔體，若保持Na2O含量不變，用CaO置換部分SiO2后，電導_________。在熔體組成不變時，各級聚合物的。數(shù)量還與溫度有關，溫度升高，低聚物濃度增加。_________的化學均勻物質，稱為物種或組元，即組份。____，____，____等三個階段組成，不同點是____，_____，_____。

　　

【正文】 ________。 A、最低 B、最高 C、適中 確定 0060 B 0067C 0096. BD 0120. B 四、簡答題 。 解：晶體的內(nèi)部質點在三維空間作有規(guī)律的重復排列，兼具短程有序和長程有序的結構。而玻璃的內(nèi)部質點則呈近程有序而遠程無序的無規(guī)網(wǎng)絡結構或微晶子結構。與非晶體比較晶體具有自限性、均一性、異向性、對稱性、最小內(nèi)能和穩(wěn)定性。 ？ 解：晶胞是指能 夠充分反映整個晶體結構特征的最小結構單位，晶體可看成晶胞的無間隙堆垛而成。晶胞的形狀大小與對應的單位平行六面體完全一致，并可用與平行六面體相同的參數(shù)來表征晶胞的幾何特征。其區(qū)別是單位平行六面體是不具任何物理、化學特征的幾何點（等同點）構成的。而晶胞則是實在的具體質點構成。 NaCl 晶胞為例，試說明面心立方緊密堆積中的八面體和四面體空隙的位置和數(shù)量。 解：以 NaCl 晶胞中（ 001）面心的一個球（ Cl離子）為例，它的正下方有 1 個八面體空隙（體心位置），與其對稱，正上方也有 1 個八面體空隙；前后左右各 有 1 個八面體空隙（棱心位置）。所以共有 6 個八面體空隙與其直接相鄰，由于每個八面體空隙由 6 個球構成，所以屬于這個球的八面體空隙數(shù)為 6 1/6=1。在這個晶胞中，這個球還與另外 2 個面心、 1 個頂角上的球構成 4 個四面體空隙（即 1/8 小立方體的體心位置）；由于對稱性，在上面的晶胞中，也有 4 個四面體空隙由這個參與構成。所以共有 8 個四面體空隙與其直接相鄰，由于每個四面體空隙由 4 個球構成，所以屬于這個球的四面體空隙數(shù)為 8 1/4=2。 。以通用的表示法寫出晶體中各種點缺陷的表示符號。試舉 例寫出 CaCl2 中Ca2+置換 KCl 中 K+或進入到 KCl 間隙中去的兩種點缺陷反應表示式。 解：晶體結構中的點缺陷類型共分：間隙原子、空位和雜質原子等三種。在 MX 晶體中，間隙原子的表示符號為Mi 或 Xi；空位缺陷的表示符號為： VM 或 VX。如果進入 MX 晶體的雜質原子是 A，則其表示符號可寫成： AM或 AX（取代式）以及 Ai（間隙式）。 當 CaCl2 中 Ca2+置換 KCl 中 K+而出現(xiàn)點缺陷，其缺陷反應式如下： 17 CaCl2 + +2ClCl CaCl2 中 Ca2+進入到 KCl 間隙中而形成點缺陷的反應式為： CaCl2 +2 +2ClCl ，所謂位置平衡、電中性、質量平衡是指什么？ 解：位置平衡是指在化合物 MaXb 中， M 格點數(shù)與 X 格點數(shù)保持正確的比例關系，即 M： X=a： b。電中性是指在方程式兩邊應具有相同的有效電荷。質量平衡是指方程式兩邊應保持物質質量的守恒。 。 解：刃型位錯和螺型位錯的異同點見下表所示。 刃型位錯 螺型位錯 與柏格斯矢量 的位置關系 柏格斯矢量 與刃性位錯線垂直 柏格斯矢量 與螺型位錯線平行 位錯分類 刃性位錯有正負之分 螺形位錯分為左旋和右 旋 位錯是否引起晶體畸變和形成應力場 引起晶體畸變和形成應力場，且離位錯線越遠，晶格畸變越小 引起晶體畸變和形成應力場，且離位錯線越遠，晶格畸變越小 位錯類型 只有幾個原子間距的線缺陷 只有幾個原子間距的線缺陷 。 解： 離子尺寸因素 從晶體穩(wěn)定性考慮，相互替代的離子尺寸愈相近，則固溶體愈穩(wěn)定。若以 r1 和 r2 分別代表半徑大和半徑小的兩種離子的半徑。當它們半徑差 15%時，形成連續(xù)置換型固溶體。若此值在 15～ 30%時，可以形成有限置換型固溶體。而此值 30%時，不能形成固溶體。 晶體的結構類型 形成連續(xù)固溶體的兩個組分必須具有完全相同的晶體結構。結構不同最多只能生成有限固溶體。 離子的電價因素 只有離子價相同或復合替代離子價總和相同時，才可能形成連續(xù)置換型固溶體。 電負性因素 電負性相近，有利于固溶體的生成。 、相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機械混 合物的差別。 解：從化學組成、相組成考慮，固溶體、化合物和機械混合物的區(qū)別以 AO 溶質溶解在 B2O3 溶劑中為例列下表比較之 。 比 較 項 固 溶 體 化 合 物 機 械 混 合 物 化學組成 B2xAxO (x =0～ 2) AB2O4 AO+B2O3 相組成 均勻單相 單相 兩相有界面 MgO 摻雜到 Al2O3 中和少量 YF3 摻雜到 CaF2 中的缺陷方程。（ a）判斷方程的合理性。（ b）寫出每一方程對應的固溶式。 18 解： 3MgO 2 + +3OO （ 1） 2MgO 2 + +2OO （ 2） YF3 Y +F +2FF （ 3） 2YF3 2Y + +6FF （ 4） （ a）書寫缺陷方程首先考慮電價平衡，如方程（ 1）和（ 4）。在不等價置換時， 3Mg2+ → 2Al3+ ； 2Y3+ → 3Ca2+。這樣即可寫出一組缺陷方程。其次考慮不等價離子等量置換，如方程（ 2）和（ 3） 2Mg2+ → 2Al3+ ； Y3+ → Ca2+。這樣又可寫出一組缺陷方程。在這兩組方程中，從結晶化學的晶體穩(wěn)定性考慮，在離子晶體中除螢石型晶體結構可以產(chǎn)生間隙型固溶體以外，由于離子晶體中陰離子緊密堆積，間隙陰離子或陽離子都會破壞晶體的穩(wěn)定性。因而間隙型缺陷在離子晶體中（除螢石型）較少見。上述四個方程以（ 2）和（ 3）較合理。當然正確的判斷必須用固溶體密度測定法來決定。 （ b） (1) (2) (3) (4) MgO、 Al2O3 和 Cr2O3，其正、負離子半徑比分別為 、 和 。 Al2O3 和 Cr2O3 形成連續(xù)固溶體。 (a) 這個結果可能嗎？為什么？ (b) 試預計，在 MgO－ Cr2O3 系統(tǒng)中的固溶度是有限還是很大？為什么？ 解：（ a） Al2O3 與 Cr2O3 有可能形成連續(xù)固溶體。因為： ① = =10%＜ 15% ② 結構類型相同，均屬剛玉型結構。 （ b）對于 MgO－ Cr2O3 系統(tǒng)，結構類型相差較大，前者為 NaCl 型，后者為剛玉型。雖然 = =%＜ 15%，也不可能形成完全互溶的固溶體，而只能是有限固溶。 Na2O— SiO2 系統(tǒng)及 RO— SiO2 系統(tǒng)中隨著 SiO2 含量的增加，熔體的粘度將升高而表面張力則降低，說明原 因。 解： Na2OSiO2 系統(tǒng)中， SiO2 含量增加， η 增大， σ 減??；因為 SiO2 含量增加，聚合離子團尺寸增大，遷移阻力增大， η 增大， e/r 減小，相互作用力減小， σ 減??； ROSiO2 系統(tǒng)中， SiO2 含量增加， η 增大， σ 減?。灰驗闊o SiO2 時 ROO2 系統(tǒng) η 很低，表面張力大；加入 SiO2，系統(tǒng)中出現(xiàn)聚合離子團， SiO2 增加，聚合離子團尺寸增大，數(shù)目增大， η 增大， σ 減小。 、石英熔體、 Na2O?2SiO2 熔體結構和性質上的區(qū)別。 石英晶體 石英熔體 Na2O?2SiO2 結構 [SiO4] 按共頂方式對稱有規(guī)律有序排列， 遠程有序 基本結構單元 [SiO4] 呈架狀結構，遠程無序 基本結構單元 [Si6O18]12 呈六節(jié)環(huán)或八節(jié)環(huán)， 遠程無序 性質 固體無流動性，熔點高，硬度大，導電性差，結構穩(wěn)定，化學穩(wěn)定性好 有流動性， η 大，電導率大，表面張力大 有流動性， η 較石英熔體小，電導率大，表面張力大 19 因。 解：玻璃的介穩(wěn)性：熔體轉變?yōu)椴Ａн^程中，是快速冷卻，使 玻璃在低溫下保留了高溫時的結構狀態(tài)，玻璃態(tài)是能量的介穩(wěn)態(tài)，有自發(fā)放熱而轉變?yōu)榫w的趨勢；玻璃無固定熔點：熔體的結晶過程中，系統(tǒng)必有多個相出現(xiàn)，有固定熔點；熔體向玻璃體轉變時，其過程是漸變的，無多個相出現(xiàn)，無固定的熔點，只有一個轉化溫度范圍。 ？ 解：影響熔體粘度的主要因素：溫度和熔體的組成。堿性氧化物含量增加，劇烈降低粘度。隨溫度降低，熔體粘度按指數(shù)關系遞增。 SiO SiO2 玻璃、硅膠和 SiO2 熔體。它們的結構有什么不同？ 解：利用 X— 射線檢測。晶體 SiO2— 質點在三維空間做有規(guī)律的排列，各向異性。 SiO2 熔體 — 內(nèi)部結構為架狀，近程有序，遠程無序。 SiO2 玻璃 — 各向同性。 硅膠 — 疏松多孔。 。 解： 結構差異：硅酸鹽玻璃：石英玻璃是硅酸鹽玻璃的基礎。石英玻璃是硅氧四面體 [SiO4]以頂角相連而組成的三維架狀結構。由于 Si— O— Si 鍵角變動范圍大，使石英玻璃中 [SiO4]四面體排列成無規(guī)則網(wǎng)絡結構。 SiO2 是硅酸鹽玻璃中的主要氧化物。 硼酸 鹽玻璃： B 和 O 交替排列的平面六角環(huán)的 B— O 集團是硼酸鹽玻璃的重要基元，這些環(huán)通過B— O— B 鏈連成三維網(wǎng)絡。 B2O3 是網(wǎng)絡形成劑。這種連環(huán)結構與石英玻璃硅氧四面體的不規(guī)則網(wǎng)絡不同，任何O— B 三角體的周圍空間并不完全被臨接的三角體所填充，兩個原子接近的可能性較小。 性能差異：硅酸鹽玻璃：試劑和氣體介質化學穩(wěn)定性好、硬度高、生產(chǎn)方法簡單等優(yōu)點。 硼酸鹽玻璃：硼酸鹽玻璃有某些優(yōu)異的特性。例如：硼酐是唯一能用以制造有吸收慢中子的氧化物玻璃；氧化硼玻璃的轉化溫度比硅酸鹽玻璃低得多；硼對中子射線的 靈敏度高，硼酸鹽玻璃作為原子反應堆的窗口對材料起屏蔽中子射線的作用。 (如 Na2O)加到 SiO2 熔體中，使氧硅比增加，當 O/Si≈ ～ 3 時，即達到形成玻璃的極限， O/Si3時，則不能形成玻璃，為什么 ? 解：在熔體結構中， O/Si 比值對應著一定的聚集負離子團結構，如當 O/Si 比值為 2 時，熔體中含有大小不等的歪扭的 [SiO2]n 聚集團（即石英玻璃熔體）；隨著 O/Si 比值的增加，硅氧負離子集團不斷變小，當 O/Si 比值增至 4時，硅 氧負離子集團全部拆散成為分立狀的 [SiO4]4，這就很難 形成玻璃。 ？ 解：硼反?，F(xiàn)象：隨著 Na2O（ R2O）含量的增加，橋氧數(shù)增大，熱膨脹系數(shù)逐漸下降。當 Na2O 含量達到 15%— 16%時，橋氧又開始減少，熱膨脹系數(shù)重新上升，這種反?，F(xiàn)象就是硼反常現(xiàn)象。 硼反?，F(xiàn)象原因：當數(shù)量不多的堿金屬氧化物同 B2O3 一起熔融時，堿金屬所提供的氧不像熔融 SiO2 玻璃中作為非橋氧出現(xiàn)在結構中，而是使硼轉變?yōu)橛蓸蜓踅M成的硼氧四面體。致使 B2O3 玻璃從原來二度空間層狀結構部分轉變?yōu)槿瓤臻g的架狀結構，從而加強了網(wǎng)絡結構，并使玻璃的各種物理性能 變好。這與相同條件下的硅酸鹽玻璃性能隨堿金屬或堿土金屬加入量的變化規(guī)律相反。 ，并比較兩種學說在解釋玻璃結構上的共同點和分歧。 解：微晶學說：玻璃結構是一種不連續(xù)的原子集合體，即無數(shù) “ 晶子 ” 分散在無定形介質中； “ 晶子 ” 的化學性質和數(shù)量取決于玻璃的化學組成，可以是獨立原子團或一定組成的化合物和固溶體等微晶多相體，與該玻璃物系的相平衡有關； “ 晶子 ” 不同于一般微晶，而是帶有晶格極度變形的微小有序區(qū)域，在 “ 晶子 ” 中心質點排列較有規(guī)律，愈遠離中心則變形程度愈大；從 “ 晶子 ” 部分到無定形部分的過渡是逐步完成的，兩者之間無明顯界限。無規(guī)則網(wǎng)絡學說：玻璃的結構與相應的晶體結構相似，同樣形成連續(xù)的三維空間網(wǎng)絡結構。但玻璃的網(wǎng)絡與晶體的網(wǎng)絡不同，玻璃的網(wǎng)絡是不規(guī)則的、非周期性的，因此玻璃的內(nèi)能比晶體的內(nèi)能要大。由于玻璃的強度與晶體 20 的強度屬于同一個數(shù)量級，玻璃的內(nèi)能與相應晶體的內(nèi)能相差并不多，因此它們的結構單元（四面體或三角體）應是相同的，不同之處在與排列的周期性。微晶學說強調(diào)了玻璃結構的不均勻性、不連續(xù)性及有序性等方面特征，成功地解釋了玻璃折射率在加熱過程中的突變現(xiàn)象。網(wǎng)絡學說強調(diào)了 玻璃中離子與多面體相互間排列的均勻性、連續(xù)性及無序性等方面結構特征。 、生長速率隨 ?T 變化的關系圖中，標出哪一條曲線代表成核速率，哪一條曲線代表生長速率？為什么？ 原因：低溫熔體粘度大，質點移動困難易聚結在一起而成核，即低溫有利于成核； 高溫熔體粘度小，質點移動速率大，晶核易相遇形成 大的晶核而長大，即高溫有利于生長。 張力和表面能 ? 在固態(tài)下和液態(tài)下這兩者有何差別 ? 解：表面張力：垂直作用在單位長度線段上的表面緊縮力或將物體表面增大一個單位所需作的功； σ =力 /總長度N/m